OSPF核心技术基础知识详解.docx

1、OSPF核心技术基础知识详解一.1 OSPF合同简介和特点OSPF是Open Shortest Path First（即“开放最短路由优先合同”）缩写。它是IETF（Internet Engineering Task Force）组织开发一种基于链路状态自治系统内部路由合同（IGP），用于在单一自治系统（Autonomous system，AS）内决策路由。在IP网络上，它通过收集和传递自治系统链路状态来动态地发现并传播路由。当前OSPF 合同使用是第二版，最新RFC 是2328。为了弥补距离矢量合同局限性和缺陷从而发展出链路状态合同，OSPF链路状态合同有如下长处：适应范畴OSPF支持各种规

2、模网络，最多可支持几百台路由器。最佳途径OSPF是基于带宽来选取途径迅速收敛 如果网络拓扑构造发生变化，OSPF 及时发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。无自环 由于OSPF通过收集到链路状态用最短途径树算法计算路由，故从算法自身保证了不会生成自环路由。子网掩码 由于OSPF在描述路由时携带网段掩码信息，因此OSPF 合同不受自然掩码限制，对VLSM 和CIDR提供较好支持。区域划分 OSPF合同容许自治系统网络被划提成区域来管理，区域间传送路由信息被进一步抽象，从而减少了占用网络带宽。等值路由 OSPF支持到同一目地址多条等值路由路由分级 OSPF使用 4 类不同路由，按优先顺序来说分

3、别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。支持验证 它支持基于接口报文验证以保证路由计算安全性。组播发送 OSPF在有组播发送能力链路层上以组播地址发送合同报文，即达到了广播作用，又最大限度减少了对其她网络设备干扰。OSPF链路状态合同有如下两个问题要注意：在初始发现过程中，链路-状态路由合同会在网络传播线路上进行洪泛(flood)，因而会大大削弱网络传播数据能力。链路-状态路由对存储器容量和解决器解决能力敏感。一.2 OSPF支持网络类型OSPF支持网络类型有：图1.21 点到点网络1 Point-to-point 链路层合同是PPP或LAPB时，默认网络类型为点到点网络

4、。无需选举DR和BDR，当只有两个路由器接口要形成邻接关系时候才使用。图1.22 广播网络2 Broadcast 链路层合同是Ethernet、FDDI、Token Ring时，默认网络类型为广播网，以组播方式发送合同报文。图1.23 非广播多路访问网络3 NBMA 链路层合同是帧中继、ATM、HDLC或X.25，默认网络类型为NBMA。手工指定邻居。图1.24 点到多点网络4 Point-to-multipoint没有一种链路层合同会被缺省以为是Point-to-Multipoint类型。点到多点必然是由其她网络类型强制更改，常用做法是将非全连通NBMA改为点到多点网络。多播hello包自动

5、发现邻居，无需手工指定邻居。NBMA与P2MP之间区别：在OSPF合同中NBMA是指那些全连通、非广播、多点可达网络。而点到多点网络，则并不需要一定是全连通。NBMA是一种缺省网络类型。点到多点不是缺省网络类型，点到多点必要是由其他网络类型强制更改。NBMA 用单播发送合同报文，需要手工配备邻居。点到多点是可选，即可以用单播发送，又可以用多播发送报文。在NBMA上需要选举DR与BDR，而在P2MP网络中没有DR与BDR。此外，广播网中也需要选举DR和BDR。一.2.1 OSPF报文类型OSPF报文类型一共有五种HELLO 报文（Hello Packet）：最惯用一种报文，周期性发送给本路由器邻

6、居。内容涉及某些定期器数值，DR，BDR，以及自己已知邻居。HELLO报文中包具有Router ID、Hello/dead intervals、Neighbors、Area-ID、Router priority、DR IP address、BDR IP address、Authentication password、Stub area flag等信息，其中Hello/dead intervals、Area-ID、Authentication password、Stub area flag必要一致，相邻路由器才干建立邻居关系。DBD 报文（Database Description Packet）

7、：两台路由器进行数据库同步时，用DBD 报文来描述自己LSDB，内容涉及LSDB中每一条LSA 摘要（摘要是指LSA HEAD，通过该HEAD 可以唯一标记一条LSA）。这样做是为了减少路由器之间传递信息量，由于LSA HEAD 只占一条LSA 整个数据量一小某些，依照HEAD，对端路由器就可以判断出与否已有了这条LSA。LSR 报文（Link State Request Packet）：两台路由器互相互换过DBD 报文之后，懂得对端路由器有哪些LSA 是本地LSDB 所缺少或是对端更新LSA，这时需要发送LSR 报文向对方祈求所需LSA。内容涉及所需要LSA 摘要。LSU 报文（Link S

8、tate Update Packet）：用来向对端路由器发送所需要LSA，内容是多条LSA（所有内容）集合。LSAck 报文（Link State Acknowledgment Packet）用来对接受到DBD,LSU 报文进行确认。内容是需要确认LSA HEAD（一种报文可对各种LSA 进行确认）。一.3 OSPF邻居状态机Down：邻居状态机初始状态，是指在过去Dead-Interval 时间内没有收到对方Hello 报文。Attempt：只合用于NBMA 类型接口，处在本状态时，定期向那些手工配备邻居发送HELLO 报文。Init：本状态表达已经收到了邻居HELLO 报文，但是该报文中列

9、出邻居中没有包括我Router ID（对方并没有收到我发HELLO 报文）2-Way：本状态表达双方互相收到了对端发送HELLO 报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA 类型网络中，两个接口状态是DROther 路由器之间将停留在此状态。其她状况状态机将继续转入高档状态。ExStart：在此状态下，路由器和它邻居之间通过互相互换DBD 报文（该报文并不包括实际内容，只包括某些标志位）来决定发送时主/从关系。建立主/从关系重要是为了保证在后续DBD 报文互换中可以有序发送。Exchange：路由器将本地LSDB 用DBD 报文来描述，并发给邻居。Loading：路由器发送LSR 报文向邻居祈求对

10、方DBD 报文。Full：在此状态下，邻居路由器LSDB 中所有LSA 本路由器全均有了。即，本路由器和邻居建立了邻接（adjacency）状态。注：红色状态是指稳定状态(down、two-way、full)，其她状态则是在转换过程中瞬间（普通不会超过几分钟）存在状态。本路由器和状态也许与对端路由器状态不相似。例如本路由器邻居状态是Full，对端邻居状态也许是Loading。OSPF 是基于链路状态算法路由合同，所有对路由信息描述都是封装在LSA中发送出去。LSA 依照不同用途分为不同种类，当前使用最多是如下五种LSA：Router LSA（Type = 1）：是最基本LSA 类型，所有运营O

11、SPF 路由器都会生成这种LSA。重要描述本路由器运营OSPF 接口连接状况，耗费等信息。对于ABR，它会为每个区域生成一条Router LSA。这种类型LSA 传递范畴是它所属整个区域。Netwrok LSA（Type = 2）：本类型LSA 由DR 生成。对于广播和NBMA 类型网络，为了减少该网段中路由器之间互换报文次数而提出了DR 概念。一种网段中有了DR 之后不但发送报文方式有所变化，链路状态描述也发生了变化。在DROther 和BDRRouter LSA 中只描述到DR 连接，而DR 则通过Network LSA 来描述本网段中所有已经同其建立了邻接关系路由器。（分别列出它们Rou

12、ter ID）。同样，这种类型LSA 传递范畴是它所属整个区域。Network Summary LSA（Type = 3）：本类型LSA 由ABR 生成。当ABR 完毕它所属一种区域中区域内路由计算之后，查询路由表，将本区域内每一条OSPF 路由封装成 Network SummaryLSA 发送到区域外。 LSA 中描述了某条路由目地址、掩码、耗费值等信息。这种类型LSA 传递范畴是ABR 中除了该LSA 生成区域之外其她区域。ASBR Summary LSA（Type = 4）：本类型LSA 同样是由ABR 生成。内容重要是描述到达本区域内部ASBR 路由。 这种LSA 与Type3 类型L

13、SA 内容基本同样，只是Type4 LSA 描述目地址是ASBR，是主机路由，因此掩码为0.0.0.0。这种类型LSA 传递范畴与Type3 LSA 相似。AS External LSA（Type = 5）：本类型LSA 由ASBR 生成。重要描述了到自治系统外部路由信息，LSA 中包括某条路由目地址、掩码、耗费值等信息。本类型LSA 是唯一一种与区域无关LSA 类型，它并不与某一种特定区域有关。 这种类型LSA 传递范畴整个自治系统（STUB 区域除外）。AS External LSA（Type = 7）：类型7LSA被应用在非完全末节区域中（NSSA）。一.4 区域种类区域特性决定着它可以

14、接受路由信息类型。也许区域类型涉及如下几种：原则区域：这个默认区域接受链路状态更新、路由汇总和外部路由信息。骨干区域（转发区域）：骨干区域是连接所有其她区域中心点。骨干区域区域号总是“0”。所有其她区域都连接到这个区域以互换路由信息。OSPF骨干区域拥有所有原则区域特性。末节区域：这种区域不接受任何自治系统外部路由信息，例如非OSPF网络信息。如果路由器需要连接AS外网络，它们应用缺省0.0.0.0路由。末节区域不能包括ASBR。完全末节区域：这种区域不接受任何AS外部路由，也不接受AS内部其她区域汇总信息。如果路由器需要发送数据到外部网络或是其她区域，它使用缺省路由发送数据包。完全末节区域不

15、能包括ASBR。非完全末节区域（NSSA）：NSSA是对OSPF RFC补充。这种区域定义了类型7LSA。NSSA提供类域末节区域和完全末节区域同样好处。但是，在NSSA中容许存在ASBR，这点与末节区域不同。为理解决ASE 路由（自治系统外部路由）单向传递问题，NSSA 中重新定义了一种LSAType 7 类型 LSA，作为区域内路由器引入外部路由时使用，该类型 LSA 除了类型标记与 Type 5 不相似之外，其他内容基本同样。这样区域内路由器就可以通过 LSA 类型来判断与否该路由来自本区域内。合同规定：在 NSSA ABR 上将 NSSA 内部产生Type 7 类型 LSA转化为Type 5 类型 LSA 再发布出去，并同步更改 LSA 发布者为 ABR 自己。STP基本原理基本思想：在网桥之间传递特殊消息（配备消息，也称作BPDU消息），包括足够信息做如下工作： 从网络中所有网桥中，选出一种作为根网桥(Root) 计算本网桥到根网桥最短途径 对每个LAN，选出离根桥近来那个网桥作为指定网桥，负责所在LAN上数据转发 网桥选取一种根端口，该端口给出途径是此网桥到根桥最佳途径选取 拟定除根端口之外包括于生成树上端口(指定端口)BPDU 作用选举根桥检测发生环路位置制止环路发生告示网络状态变化